缺氧与肿瘤的各种生理活动密切相关，缺氧伴随着许多相关酶表达量上升，硝基还原酶（NTR）与缺氧的程度直接相关，定量检测硝基还原酶对于癌症的诊断具有重要的指导作用。在硝基还原酶还原底物过程中，辅酶NADH和硝基底物均参与反应，表现出双底物催化过程。现有的硝基还原酶小分子荧光探针具有较高的灵敏度，为肿瘤的检测提供依据，由于硝基还原酶酶促反应过程与NADH浓度相关，发展辅因子-底物的主-客体超分子探针，开发硝基还原酶快速检测的新方法成为研究热点。
近日，精细化工国家重点实验室段春迎教授团队提出了一种基于辅因子-底物的主-客体超分子探针策略，用于硝基还原酶的快速定量检测。主体部分为辅酶NADH模拟物M3L3型金属-有机大环Zn-MPB，包合客体底物形成1：1的主-客体超分子探针，其还原过程不依赖NADH浓度，反应过程中电子传递速率提高。将硝基还原酶的双底物催化还原过程优化为单底物催化还原过程，缩短了反应时间。辅因子-底物超分子荧光探针的荧光强度只与硝基还原酶浓度线性相关，不随时间变化，实现了对硝基还原酶的快速定量检测。细胞测试表明超分子探针对细胞的成像效果明显，在1 min之内即可实现对缺氧细胞的快速荧光成像。超分子探针对活体荷瘤小鼠瘤体荧光成像在10 min内可达到平衡，辅因子-底物超分子荧光探针具有快速响应硝基还原酶的能力。
这项研究提出了一种辅因子-底物超分子荧光探针策略，极大的促进了探针对酶响应的效率，为仿生催化、肿瘤的早期诊断及前药的激活提供了新思路。相关研究成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6021-6027，该文章第一作者为焦扬副教授，通讯作者为段春迎教授。以上工作得到了国家自然科学基金国际(地区)合作交流项目、国家自然科学基金面上项目和大连理工大学的大力资助。
